16MnDR焊接工艺的设计规程完整.docx

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16MnDR焊接工艺的设计规程完整

钢制球形储罐（１６ＭｎDＲ）焊接工艺规程

1　范围

本标准规定了钢制球形储罐焊接的基本要求。

本标准适用于焊条电弧焊、气体保护焊等方法焊接的钢制球形储罐。

2　引用标准

GB150-1998钢制压力容器

GB50094-98球形储罐施工及验收规范

GB12337-1998钢制球形储罐

GB/T5117-1995碳钢焊条

GB/T5118-1995低合金钢焊条

GB/T14958-1994气体保护焊用钢丝

JB4708-2000钢制压力容器焊接工艺评定

JB4730-1994压力容器无损检测

3　焊接材料

3.1　焊接材料包括焊条、焊丝、气体、电极和衬垫等。

3.2　焊接材料选用原则

应根据母材的化学成分、力学性能、焊接性能，并结合球形储罐的结构特点、使用条件及焊接方法综合考虑选用焊接材料，必要时通过试验确定。

焊缝金属的性能应高于或等于相应母材标准规定值的下限或满足图样规定的技术条件要求。

对各类钢的焊缝金属要求如下：

3.2.1　相同钢号相焊的焊缝金属

低合金钢的焊缝金属应保证力学性能，且其抗拉强度不应超过母材标准规定的上限值加30Mpa。

3.2.2　不同钢号相焊的焊缝金属

不同强度钢号的碳素钢、低合金钢的焊缝金属应保证力学性能，且其抗拉强度不应超过强度较高母材标准规定的上限值。

3.3　焊接材料应有产品质量证明书，并符合相应标准的规定。

施焊单位按质量保证体系规定验收与复验，合格后方准使用。

材质为16MnDR的球罐，其球壳的对接焊缝以及直接与球壳焊接的焊缝，应选用低氢型药皮焊条J507RH，焊条应按批号进行扩散氢复验。

扩散氢试验方法应按现行国家标准《电焊条熔敷金属中扩散氢测定方法》GB/T3965的规定进行，烘干后的实际扩散氢含量应小于等于6ml/100g.

3.4　焊接材料应满足图样的技术要求，并按JB4708规定通过焊接工艺评定。

3.5焊接材料熔敷金属硫、磷含量规定应与母材一致，选用GB/T5118标准规定的焊条，还应符合下列要求：

型号为E××××-G的焊条应规定出焊缝金属夏比V型缺口冲击吸收功。

4焊接工艺评定和焊工

4.1焊接工艺评定前，应针对钢板的钢号、厚度、焊接方法及焊接材料，选取适宜的方法进行裂纹试验。

4.2施焊下列各类焊缝的焊接工艺必须按JB4708标准评定合格。

焊缝金属和热影响区的低温夏比（V型缺口）冲击试验的合格标准，应按现行国家标准GB150-1998《钢制压力容器》的要求确定，且不得低于母材性能。

a）受压元件焊缝；

b）与受压元件相焊的焊缝；

c）熔入永久焊缝内的定位焊缝；

d）受压元件母材表面堆焊、补焊；

e）上述焊缝的返修焊缝；

4.3施焊下列各类焊缝的焊工必须按《锅炉压力容器焊工考试规则》规定考试合格。

a）受压元件焊缝；

b）与受压元件相焊的焊缝；

c）熔入永久焊缝内的定位焊缝；

d）受压元件母材表面耐蚀堆焊。

5焊前准备

5.1焊接坡口

焊接坡口应根据图样要求或工艺条件选用标准坡口或自行设计。

选择坡口形式和尺寸应考虑下列因素：

a）焊接方法；

b）焊缝填充金属尽量少；

c）避免产生缺陷；

d）减少残余焊接变形与应力；

e）有利于焊接防护；

f）焊工操作方便；

5.2坡口准备

碳素钢和标准抗拉强度下限值不大于540Mpa的强度型低合金钢可采用冷加工方法，也可采用热加工方法制备坡口。

5.3焊接坡口应保持平整，不得有裂纹、分层、夹杂等缺陷，形式和尺寸应符合相应规定。

5.4坡口表面及两侧（以离坡口边缘的距离计焊条电弧焊各10mm，气体保护焊各20mm）应将水、铁锈、油污、积渣和其它有害杂质清理干净。

5.5焊条按规定烘干、保温（并应符合下列要求），J507RH焊条的烘干温度及保持时间为350℃×1h；焊丝需去除油、锈；保护气体应保持干燥；

a）焊接材料应设专人负责保管、烘干和发放；

b）焊接材料的储存库应保持干燥，相对湿度不得大于60%，焊接材料使用前，应按有关规定进行烘干。

c）烘干后的焊条应保存在100℃～150℃的恒温箱中，药皮应无脱落和明显裂纹。

d）焊条在保温筒内不宜超过4小时。

超过后，应按原烘干制度重新干燥。

重复烘干次数不宜超过二次。

5.6预热

5.6.1根据母材的化学成分、焊接性能、厚度、焊接接头的拘束程度、焊接方法和焊接环境等综合考虑是否预热，必要时通过试验确定。

16MnDR推荐的预热温度见下表.

16MnDR推荐的预热温度

钢号

厚度,mm

预热温度,℃

16MnR

32

75－125

38

100－150

50

125－175

5.6.2不同钢号相焊时，预热温度按预热温度要求较高的钢号选取。

5.6.3采取局部预热时，应防止局部应力过大。

预热的范围为焊缝两侧各不小于焊件厚度的3倍，且不小于100mm。

预热温度应距焊缝中心线50mm处对称测量,每条焊缝测点应不少于3对.

5.6.4需要预热的焊件在整个焊接过程中应不低于预热温度。

5.6.5当用热加工法下料、开坡口、清根、开槽或施焊临时焊缝时，亦需考虑预热要求。

5.7焊接设备及辅助装备等应处于正常工作状态，安全可靠，仪表应定期校验。

5.8定位焊及工卡具焊接

a）焊接工艺以及对焊工的要求应与球壳焊接相同。

b）要求预热后焊接的球壳，在定位焊及工卡具焊接处，至少应在150mm范围内进行预热。

c）定位焊缝的长度不小于50mm，引弧点和熄弧点应在坡口内。

d）工卡具的焊接，引弧点和熄弧点应在工卡具焊道上。

严禁在非焊接位置任意引弧和熄弧。

e）工卡具拆除时，不得损伤球壳板。

切除后应打磨平滑。

6焊接

6.1焊前应按接头编制焊接工艺规程（推荐表格见压力容器焊接工艺卡），焊工应按图样、工艺文件、技术标准施焊。

6.2焊接环境

6.2.1焊接环境出现以下任一情况时，须采取有效防护措施，否则禁止施焊。

a）风速：

气体保护焊时大于2m/s，手工焊时大于8m/s；

b）相对湿度大于90%；

c）雨雪环境；

d）焊件温度低于-5℃

（注：

焊接环境的温度和相对湿度应在距球罐表面500～1000mm处测得）。

6.2.2对不需预热的焊件,当焊件温度低于0℃时，应在始焊处100mm范围内预热到15℃以上,方可进行焊接.

6.3应在引弧板或坡口内引弧，禁止在非焊接部位引弧。

纵焊缝应在引出板上收弧，弧坑应填满。

6.4防止地线、电缆线、焊钳与焊件打弧。

6.5电弧擦伤处的弧坑需经修磨，使其均匀过渡到母材表面，修磨的深度应不大于该部位钢材厚度δs的5%且不大于2mm，否则应予补焊。

6.6施焊过程中应严格控制焊接线能量，每条焊道的线能量都不高于评定合格数值的上限。

6.7球罐焊接时,应采用多层多道焊，各焊层焊道的接头应尽量错开。

6.8受压元件角焊缝的根部应保证焊透。

6.9双面焊须清理焊根，显露出正面打底的焊缝金属。

对于自动焊，若经试验确认能保证焊透，亦可不作清根处理。

6.10接弧处应保证焊透与熔合。

6.11施焊过程中应控制层间温度不超过规定的范围，当焊件预热时，应控制层间温度不得低于预热温度。

6.12每条焊缝应尽可能一次焊完。

当中断焊接时，对冷裂纹敏感的焊件应及时采取后热、缓冷等措施。

重新施焊时，仍需按规定进行预热。

6.13采用锤击消除残余应力时，第一层焊缝和盖面层焊缝不宜锤击。

6.14引弧板、引出板、产品焊接试板不应锤击拆除。

7焊后整体热处理

7.1符合下列条件之一的球罐应在压力试验之前进行焊后整体热处理:

7.1.1图样要求进行焊后整体热处理者;

7.1.2图样注明有应力腐蚀的球罐。

7.1.3图样注明盛装毒性为极度或高度危害物料的球罐。

7.1.4球壳板厚度大于或等于16mm的16MnDR低温球罐。

7.2热处理工艺

7.2.1热处理温度应按图样要求，也可参照下表，但均应经焊接工艺评定进行验证。

16MnDR的焊后热处理规范

钢号

电弧焊焊后热处理温度℃

最短保温时间h

16MnDR

625±25

按1h/25mm计算,且不小于1h.

7.2.2热处理恒温时间，按球壳厚度每25mm恒温1h计算，且不少于1h。

7.2.3升温至400℃以上时，升温速度宜控制在50～80℃／h。

7.2.4降温时，降温速度宜控制在30～50℃／h，400℃以下自然冷却。

7.2.5400℃以上升温和降温时，球壳表面上相邻两测温点的温差不得大于130℃。

7.3保温要求

7.3.1球罐的人孔、接管、连接板及从上支柱与球壳连接焊缝的下段算起向下至少1000mm长度的支柱应进行保温。

7.3.2热处理时，保温层外表温度应不高于60℃。

7.4测温系统

7.4.1测温点应均匀布置在球壳表面，相邻两测温点的间距宜为4500mm。

距人孔与球壳环焊缝边缘200mm以内及产品焊接试板上，必须设测温点。

7.4.2温度宜进行连续自动记录。

仪表精度应达到1%的要求。

8焊缝返修

8.1对需要焊接返修的缺陷应当分析产生原因，提出改进措施，按评定合格的焊接工艺，编制焊接返修工艺。

8.2焊缝同一部位返修次数不宜超过二次。

8.3返修前需将缺陷清除干净，必要时可采用表面探伤检验确认。

8.4待补焊部位应开宽度均匀、表面平整、便于施焊的凹槽，且两端有一定坡度。

8.5如需预热，预热温度应较原焊缝适当提高。

8.6返修焊缝性能和质量要求应与原焊缝相同。

9产品焊接试板

9.1产品焊接试板的制备要求

9.1.1试板应由施焊球壳的焊工，采用施焊球壳时相同的条件和焊接工艺焊接。

多个焊工焊接的球壳，做焊接试板的焊工由组焊单位的检验部门指定。

9.1.2每台球罐应按施焊位置做三块产品焊接试板（横焊、立焊和平焊加仰焊）。

9.1.3若球罐进行焊后整体热处理，应将产品焊接试板对称布置在球壳热处理高温区的外侧，并与球壳紧贴，与球罐一起进行热处理。

9.2产品焊接试板的尺寸和试样的截取，试样的检验与评定应按GB150附录E的规定。

9.3产品焊接应做焊缝金属和热影响区的低温夏比（V型缺口）冲击试验，其冲击试验温度和合格指标应符合现行国家标准GB150-1998《钢制压力容器》对母材的要求。

9.3.1试验温度为球罐的设计温度或按图样规定

9.3.2试样按GB150附录E进行检验与评定。

9.4当试样评定结果不能满足GB150附录E的要求时，允许按GB150附录E的规定取样进行复验。

如复验结果仍达不到要求时，则该球罐的产品焊接试板被判为不合格。

9.5当产品焊接试板被判为不合格时，允许将试板及其所代表的球罐重新进行热处理，然后按上述要求重新进行试验。

10焊接检验

10.1焊接检验主要方面

10.1.1焊前：

a）母材、焊接材料；

b）焊接设备、仪表、工艺装备；

c）焊接坡口、接头装配及清理；

d）焊工资格；

e）焊接工艺文件。

10.1.2施焊过程中：

a）焊接规范参数；

b）执行焊接工艺情况；

c）执行技术标准情况；

d）执行图样规定情况。

10.1.3焊后：

a）实际施焊记录；

b）焊缝外观及尺寸；

c）焊后热处理；

d）产品焊接试板；

e）无损检测；

f）压力试验；

g）致密性试验。